Nat Commun丨山东大学李建华/葛少华团队合作研究强调了催化纳米颗粒的潜在应用

iNature · 公众号 · · 2025-02-11 11:35

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细菌感染对人类健康构成重大威胁。 催化抗菌纳米颗粒能够产生活性氧（ROS），通过增强固有免疫防御来治疗细菌感染，是一种很有前景的治疗方法。然而，先天免疫细胞与这些催化纳米颗粒之间的相互作用仍然知之甚少。

2025年2月4日，山东大学李建华及葛少华共同通讯在 Nature communications 上在线发表题为 “ Adoptive cell transfer of piezo-activated macrophage rescues immunosuppressed rodents from life-threating bacterial infections ” 的研究论文。 研究通过啮齿类动物的细菌感染模型，测试了超声响应压电催化纳米粒子（piezoNP）的抗菌性能。

研究发现piezoNPs在由金黄色葡萄球菌感染引起的皮下脓肿中与巨噬细胞有强烈的相互作用，并证明这种相互作用通过细胞内压电催化增强巨噬细胞介导的抗菌吞噬和杀伤活性。此外，研究测试了使用这些压电激活的巨噬细胞（piezoMϕ）作为过继细胞疗法（ACT）来治疗各种免疫抑制性细菌感染。 因此，研究强调了催化纳米颗粒的潜在应用，作为一种有希望的替代常规感染治疗，有效地调节固有免疫反应和改造巨噬细胞用于免疫治疗的目的。

细菌感染每年导致全球数百万人死亡，大大增加了全球疾病负担 。细菌病原体通过产生各种毒力因子来抵消专业吞噬细胞的防御机制，从而削弱先天免疫反应，从而产生维持感染和相关炎症的免疫抑制微环境。尽管抗生素治疗是上个世纪的标准治疗方法，但它在修复免疫抑制微环境或再生先天免疫细胞方面提供的好处有限，甚至可能导致无法控制的耐药菌株的发展。

抗菌纳米材料因其多功能的理化特性、无耐药性以及调节免疫系统的能力而受到关注。 例如，催化纳米颗粒可以通过产生ROS来消除细菌。同时，感染部位的免疫细胞可能会内化这些纳米颗粒。最近的研究表明，巨噬细胞是参与识别这些治疗性纳米颗粒的主要先天免疫细胞。巨噬细胞是重要的先天免疫细胞，是对抗细菌感染的第一道防线。然而，关于催化纳米颗粒在清除感染过程中如何与巨噬细胞相互作用知之甚少。

MRSA诱导的腹膜炎感染的治疗 （摘自 Nature communications ）

巨噬细胞越来越被认为是细胞免疫疗法治疗传染病和癌症的有前途的靶标 。M1巨噬细胞的内在吞噬作用和免疫刺激，已经提出了基于工程巨噬细胞或过继细胞疗法（ACT）的策略。除了干扰素-γ（IFN-γ）等促炎因子外，活性氧（ROS）是免疫反应的强大启动剂和增强剂，在引导巨噬细胞极化向M1表型方面表现出巨大潜力。例如，癌症免疫治疗是通过使用纳米催化剂从内源性H2O2产生细胞内ROS，从而诱导巨噬细胞的M1极化。因此，催化纳米颗粒有望使ROS在原位生成，并调节巨噬细胞对抗感染的固有反应。

在这项工作中，研究使用由BaTiO3@Au金属-压电异质结构组成的压电催化纳米粒子（piezoNP）作为超声（US）响应的纳米催化ROS生成剂。 研究证明压电粒子在美国辐射下可以有效地清除细菌。研究证明piezoNPs可被金黄色葡萄球菌脓肿内的免疫细胞自发识别，并与巨噬细胞密切相关。piezoMϕ表现出增强的吞噬和杀灭金黄色葡萄球菌，表明美国增强的抗菌能力。我们进一步证明了piezoMϕ作为ACT治疗免疫抑制性感染情况的有效性。 研究工作强调了天然免疫激活在催化纳米颗粒治疗细菌感染中的重要性，为更广泛的纳米颗粒介导的免疫细胞治疗提供了见解。

参考消息：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-56460-2

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